協同調控自組裝膜的形態及其功能是細胞模擬領域的一個具有挑戰性的研究領域。目前，一個兩難困境是難以像細胞那樣通過單一變量操縱膜各向異性變形和膜理化性質（例如滲透性、電導率）的協同變化與依存關系💞。  

近日📙，沐鸣开户閆強課題組報道了一種SO₂氣體信號分子響應的聚合物囊泡系統👩🏿‍🦳。通過在聚合物中引入特殊的花菁側基，在賦予聚合物對SO₂氣體高靈敏、特異性、可逆性應答能力的同時，驅動囊泡膜隨SO₂水平進行各向異性的一維拉伸運動💼，進而獲得了可精確調節的膜選擇性滲透性🎄，成功建立了質膜雙軸不對稱系數與膜表面孔徑之間的協同變化關系，實現了對囊泡內多種負載物質的程序化跨膜輸運能力，在一定程度上模擬了真實細胞的復雜跨膜交通（圖1）⛹🏽‍♂️。  

  圖1. SO₂驅動的聚合物囊泡的膜變形行為及其可調膜滲透性

通過對SO₂響應的分子機理和聚合物自組裝相變規律進行詳細研究發現，通過“吸入”SO₂氣體，聚合物側鏈上花菁結構的微小變化會引起膜組裝驅動力的巨大轉變，從π-π相互作用逐漸轉變為氫鍵相互作用👨🏻‍🦯‍➡️，誘導囊泡膜發生軸向拉伸，逐步變形為管狀體🧖🏻‍♂️📶。在這一SO₂氣體塑形過程中，研究人員發現單一囊泡對SO₂氣體的呼吸深度（SO₂濃度）可以良好控製膜的延展程度🫴🏻，而這種膜的彈性反過來又能決定膜選擇透過性的動態變化。因而通過預先設定SO₂刺激程序編輯聚合物囊泡的變形動力學過程🔑，可以實現膜表面納米孔洞尺寸的連續擴大，從而根據膜內負載物的分子尺寸管理多種貨物的選擇性跨膜交換過程。

圖2. SO₂濃度調控的聚合物囊泡膜選擇透過性與多重負載物質的跨膜輸運

該工作不僅證實了質膜的各向異性變形行為可成為一種精確控製膜選擇透過性的新途徑🧏🏻‍♂️，也為創建氣體信號分子調節的仿生細胞體提供了新方法。

相關工作以“Cyanine Polymersomes Inbreathe Gas Signaling Molecule: SO₂-Driven Bilayer Tubular Deformation for Transmembrane Traffic Regulation”在線發表在Angewandte Chemie International Edition上，沐鸣娱乐為第一完成單位，沐鸣开户2019級直博生李雪鳳為第一作者，沐鸣开户閆強教授為通訊作者，該研究工作得到了國家自然科學基金、青年拔尖人才項目的資助👄。

論文信息🎥：

https://doi.org/10.1002/anie.202305290

Cyanine Polymersomes Inbreathe Gas Signaling Molecule: SO₂-Driven Bilayer Tubular Deformation for Transmembrane Traffic

Xuefeng Li, Yixin Wang, and Qiang Yan*

Angew. Chem. Int. Ed. 2023, DOI: 10.1002/anie.202305290